天津地區(qū)地?zé)豳Y源評價與開發(fā)實(shí)踐

天津地區(qū)地?zé)豳Y源評價與開發(fā)實(shí)踐

地?zé)崮芤呀?jīng)成為新能源家族的重要成員，其顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和環(huán)境效應(yīng)顯著。天津地區(qū)地?zé)崮茉簇S富,天津地區(qū)的地?zé)衢_發(fā)在中國起步較早,天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院自20世紀(jì)70年代開始就從事地?zé)岬难芯颗c開發(fā),在探索中發(fā)展,積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。1隙型熱儲巖相特征天津地區(qū)地?zé)岚礋醿訋r性特征分為2種:砂巖孔隙型熱儲和碳酸鹽基巖裂隙型熱儲。砂巖孔隙型熱儲位于新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組及古近系東營組地層,巖性以泥巖、砂巖、砂礫巖不等厚互層?；鶐r裂隙型熱儲位于奧陶系、寒武系、薊縣系霧迷山組灰?guī)r和白云巖地層,熱儲層溶洞裂隙發(fā)育。天津地?zé)峋@遇地層巖性變化大,易出現(xiàn)縮徑、掉塊、井漏、坍塌等井下復(fù)雜情況。2循環(huán)熱水井的制備程序2.1孔熱儲存方案孔隙型熱儲為松散或半膠結(jié)特點(diǎn),巖性為砂巖、砂礫巖,須下帶過濾器的井管來保護(hù)井壁,以起到擋砂取水的作用。2.2地層熱儲層井井結(jié)構(gòu)基巖裂隙型熱儲為較硬的碳酸巖地層,熱儲層較穩(wěn)定,套管封閉上部不穩(wěn)定地層,熱儲層一般采用先期裸眼完井技術(shù)。根據(jù)鉆井地層的復(fù)雜程度設(shè)計(jì)為三開井和四開井。鉆頭口徑為?444.5、311、215.9和152.4mm;套管直徑為339.7、244.5和177.8mm。見圖2。2.3采灌對井模式為保護(hù)性開發(fā)地?zé)豳Y源,加強(qiáng)回灌,落實(shí)只采熱不取水的管理思路,天津推行采灌對井開發(fā)模式,開采井和回灌井地面相距5m左右,利用定向技術(shù),井底相距800m左右,方便采水和回灌管理,取得了很好的效果。套管程序見圖3。一般后施工的井造斜點(diǎn)要比第一口井深80～100m,以防鉆井交叉。3鉆床技術(shù)3.1最大鉆井深度和時長為5.主要采用MR7000、SPR3000、ZJ40J型3種鉆機(jī),最大鉆井深度3000～4000m,基本可滿足天津地區(qū)地?zé)徙@井需要。其中ZJ40J型鉆機(jī)最大鉤載2250kN,井架工作高度43m,鉆臺高度7m,可鉆深4000m。3.2聚晶金剛石鉆頭鉆頭的研制結(jié)合天津地層特點(diǎn),首選三牙輪鉆頭,三牙輪鉆頭所鉆井眼圓滑、規(guī)則,鉆頭形成系列、質(zhì)量可靠,可適用不同地層鉆進(jìn)。為了獲取最高的機(jī)械鉆速,我們在砂巖和泥頁巖地層中使用PDC(聚晶金剛石復(fù)合片)鉆頭,取得了很好的效果。例如在寒武系饅頭組泥頁巖地層使用牙輪鉆頭鉆速1～1.5m/h,而使用PDC鉆頭鉆速提高到4m/h。3.3井底水平垂直井眼結(jié)構(gòu)天津地區(qū)施工定向井多采用四段制剖面,包括直井段、造斜段、穩(wěn)斜段、自然降斜段。直井段450～650m,設(shè)計(jì)最大井斜18°～35°,井底水平位移400～600m。鉆直井段采用塔式鉆具組合,定向井段采用井底動力鉆具,采用隨鉆測量技術(shù),控制方位角和井斜角,鉆至井斜角9°左右,用增斜鉆具組合鉆至設(shè)計(jì)最大井斜角,換穩(wěn)斜鉆具組合。全井根據(jù)取得的井眼軌跡數(shù)據(jù),調(diào)整合理的鉆具組合和鉆進(jìn)參數(shù),來控制井斜和方位的變化,使井眼曲率變化平緩。自然降斜井段位于開采層,一般存在井漏,此時去掉扶正器,簡化鉆具結(jié)構(gòu)鉆進(jìn)至終孔。3.4防止對產(chǎn)層污染,降低洗井難度天津地區(qū)地?zé)峋┕ぶ?1500m左右較淺的第三系直井,一般用膨潤土配制原漿,可滿足施工要求,深度較大的第三系直井用NaOH和KHm調(diào)節(jié)性能,孔隙型熱儲鉆井液中限制高分子用量,以防止對產(chǎn)層的污染,降低洗井難度。施工基巖地?zé)嵘罹?地層較復(fù)雜,鉆井液要有良好的護(hù)壁性能,要有一定的抗高溫能力,要有較低的密度,以預(yù)防和減小井漏。天津地區(qū)地?zé)徙@井液經(jīng)過不斷的發(fā)展,現(xiàn)今采用聚合物防塌鉆井液。主要處理劑為聚丙烯腈銨鹽。聚丙烯腈鉀鹽,聚合物防塌鉆井液的特點(diǎn)為:抑制性強(qiáng),能夠防止泥巖地層的粘土分散,穩(wěn)定井壁,減少鉆屑分散造漿,降低泥漿中土的含量。同時,由于它具有良好的剪切稀釋特性,有利于各類井眼條件下的攜砂和發(fā)揮水力破巖作用,提高機(jī)械鉆速。配合使用潤滑劑增強(qiáng)鉆井液的潤滑性,可以滿足定向鉆井的要求。3.5配合嚴(yán)格洗井和集成系統(tǒng)管井可采用清水頂漏鉆進(jìn)和氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)2種措施。清水鉆進(jìn)要注意鉆頭選型和參數(shù)控制,盡可能使鉆屑較少進(jìn)入漏層,防止井內(nèi)沉屑過多,造成井下事故,完鉆后要配合強(qiáng)力洗井和大流量抽水將鉆屑排出。氣舉反循環(huán)鉆進(jìn),通過降低鉆具內(nèi)的水柱當(dāng)量密度,形成反循環(huán),有利于保護(hù)熱儲層,值得推廣,不足之處是容易堵塞鉆具內(nèi)眼,影響鉆進(jìn)效率。4成井工藝4.1層套管返至地表地?zé)峋捎梅螦PI標(biāo)準(zhǔn)的石油套管。常用套管的附件有:浮鞋、浮箍、彈性扶正器等,除表層套管返至地表,其它套管均采用鉆桿連接反扣接頭送入方式,以降低工程造價,同時滿足潛水電泵泵室要求,套管下到位以后要立即進(jìn)行水泥固井。水泥固井是用水泥漿封閉套管與鉆井環(huán)空。封閉非開采層,起到止水和固定套管的作用。固井方法有內(nèi)管固井、尾管固井和擠水泥固井。4.2裂隙型熱儲井管井洗井孔隙型熱儲采用化學(xué)洗井和物理洗井相結(jié)合的方式,浸泡洗井液,破壞泥皮結(jié)合空壓機(jī)氣舉洗井。裂隙型熱儲采用氣舉洗井,洗井至水清砂凈即可轉(zhuǎn)入抽水試驗(yàn)。抽水試驗(yàn)采用井下潛水電泵進(jìn)行,用變頻裝置控制流量,進(jìn)行3個落程抽水試驗(yàn)。4.3熱儲系統(tǒng)改變經(jīng)抽水取得的數(shù)據(jù)未達(dá)到預(yù)期指標(biāo)時,要認(rèn)真分析原因,有針對性地采取增產(chǎn)措施,對孔隙型熱儲可采用射孔方式打開被套管封閉的其它含水段,對于裸眼成井碳酸鹽基巖地?zé)峋?可采用酸化壓裂的增產(chǎn)措施。5培訓(xùn)經(jīng)過多年在天津地區(qū)施工地?zé)峋?我們不斷探索取得了一定的經(jīng)驗(yàn),但也不乏教訓(xùn),現(xiàn)列舉幾條以為前車之鑒。5.1留水泥環(huán)時發(fā)生卡鉆事故以前套管鞋距井底2～3m留“口袋”固井,在深部鉆進(jìn)時因留有水泥環(huán),曾多次出現(xiàn)水泥掉塊并出現(xiàn)卡鉆事故?，F(xiàn)在套管與鉆具相連送至井內(nèi),固井結(jié)束后將套管下放至井底,為保證井底清潔可在井底注入稠泥漿塞,較好地避免了水泥環(huán)卡鉆。5.2硬漿泵壓下降,事故解除鉆具泄漏比較常見,但因管理不善和經(jīng)驗(yàn)不足容易被誤判,造成嚴(yán)重事故。1992年施工一口2000m直井,施工中突然出現(xiàn)泵壓下降,判斷為泥漿泵故障,修泵后未排除,又主觀認(rèn)為是鉆頭噴嘴脫落,未引起重視繼續(xù)鉆進(jìn),恰逢鉆遇砂礫巖地層,結(jié)果發(fā)生埋鉆事故,經(jīng)過套銑處理,事故解除,留下慘痛教訓(xùn)。泵壓下降應(yīng)認(rèn)真查找原因,結(jié)合遲到時間、測量方法判斷,若難以排除鉆具問題應(yīng)立即起鉆檢查。5.3大漏洞埋鉆事故天津地區(qū)基巖漏層較多,如奧陶系、寒武系、薊縣系等,第一層技術(shù)套管一定要進(jìn)入基巖且在井漏前下入,以封閉松散地層,預(yù)防因井漏引起塌孔埋鉆事故。2000年施工的一口基巖定向井,1500m時出現(xiàn)大漏,搶鉆50m鉆具卡死造成埋鉆事故。后來分析,該井館陶組砂礫巖直接與奧陶系灰?guī)r不整合接觸,采用鑲齒牙輪鉆頭鉆進(jìn)進(jìn)尺很快,等到撈取巖屑發(fā)現(xiàn)變層時已進(jìn)入灰?guī)r4m出現(xiàn)大漏,該事故套銑處理了1個月后事故解除,經(jīng)濟(jì)損失很大。鉆井中地質(zhì)預(yù)報(bào)和卡準(zhǔn)地層很關(guān)鍵,若該井能加密撈樣,必要時控制鉆進(jìn)節(jié)奏進(jìn)行地質(zhì)循環(huán),井內(nèi)巖渣要控制在2m以內(nèi)。5.4硬地層側(cè)鉆難度基巖鉆井因地層硬度大,鉆頭外徑磨損嚴(yán)重而打出小井眼,容易導(dǎo)致卡鉆。在1998年施工的一口地?zé)峋??152.4mm井段時,因鉆進(jìn)砂巖和含燧石白云巖地層,鉆頭外徑磨損很大,更換新鉆頭后因下鉆未及時掃孔,導(dǎo)致下入小井眼卡鉆,經(jīng)泡酸套銑事故仍未解除,不得已拋棄“落魚”,在?152.4mm上部裸眼井段側(cè)鉆繞障繼續(xù)鉆進(jìn),小井眼硬地層側(cè)鉆難度也很大,做了2次人工井底才側(cè)鉆成功。如果在鉆頭選型和使用方面,鉆頭出井測量、新鉆頭入井掃孔這些環(huán)節(jié)多加注意,就不會出現(xiàn)此類問題。6地層巖性地層壓井天津地區(qū)已施工地?zé)峋?00余口,有經(jīng)驗(yàn)也有教訓(xùn),天津地區(qū)地?zé)徙@井融合了水井和油井的工藝,并結(jié)合地?zé)崾┕ぬ攸c(diǎn),形成了一套相對成熟的工藝技術(shù)。但鉆井施工中還存在著一些管理缺陷,有待完善,同時還有許多技術(shù)問題有待解決,如孔隙型熱儲回灌量偏小,限制了對地?zé)岬谋Ｗo(hù)性開發(fā),深部地?zé)嵊写芯块_發(fā)等,這些都需要在今后的實(shí)踐中加以解決。(1)一般針對深度1200m以內(nèi)地?zé)峋?砂巖顆粒細(xì),無膠結(jié)或膠結(jié)差,為防止地層出砂,一般采用傳統(tǒng)的水井成井工藝,444.5～550mm大口徑鉆井,一開完井,下入325和219mm管串,采用纏絲過濾器,纏絲間距1mm,管外投2～4mm龍口砂礫料,粘土球止水,套管與井眼環(huán)空用紅土回填。(2)深度1200～1500m的地?zé)峋?地層可鉆性比淺部差,大口徑鉆井成本高,同時投礫難度加大,地層砂巖膠結(jié)和粒徑情況比淺部好,可采用444.5和241.3mm一開完井,下入339.7和177.8mm套管串,過濾器采用纏絲濾水管,纏絲斷面為梯形,纏絲間距根據(jù)熱儲層砂巖粒徑確定,一般0.5～0.7mm,為防止出砂過濾器外可包裹40目銅網(wǎng)。